近相对论强度激光与薄膜靶相互作用中靶厚度对超热电子发射方向的影响

研究了近相对论强度的激光脉冲与薄膜靶相互作用中，靶厚度对超热电子发射方向的影响.实验发现，随着靶厚度的增加，靶后超热电子的发射方向向靶的法线方向移动，同时电子束的发散角变大.结果分析表明，靶背面电荷分离场强度的变化是影响电子发射方向的主要原因. 关键词： 飞秒激光脉冲 超热电子 靶厚度     

超短超强激光与固体靶相互作用中超热电子的角分布

 用3TW超短超强激光器进行了激光与固体靶相互作用实验。采用电子角分布仪和LiF热释光探测器探测了超热电子的角分布。测量结果显示：能量较高的电子发射的定向性好于能量较低的电子；能量较低的电子呈溅射状发射；能量较高的电子发射出现两个尖锐的发射峰，其中，激光反射方向的超热电子发射峰则由反射激光、有质动力径向分量、侧向拉曼散射等加速机制共同作用的结果，靠近靶法线方向的超热电子发射峰是由其振吸收机制产生，且理论预言与实验结果相吻合。     

指数掺杂GaAs阴极光子增强热电子发射型太阳能转换器转化效率理论计算(英文)

光子增强热电子发射型太阳能转换器是一种理论效率极高的新型太阳能利用技术.提出利用指数掺杂GaAs材料作为光子增强热电子发射型太阳能转换器阴极,基于能量守恒及电子扩散漂移发射模型,理论计算了指数掺杂GaAs阴极光子增强热电子发射型太阳能转化器的转化效率.结果表明:指数掺杂GaAs可以显著提高光子增强热电子发射效率;指数掺杂GaAs光子增强热电子太阳能转化器转化效率随聚光倍数的增加和阴极表面电子复合速率减小而单调上升;当太阳基数大于200、阴极表面复合小于104 cm/s时,指数掺杂GaAs阴极光子增强热电子发射型太阳能转换器效率可达30%.     

Pt/Au/n-InGaN肖特基接触的电流输运机理

基于热电子发射和热电子场发射模式,利用I-V方法研究了Pt/Au/n-InGaN肖特基接触的势垒特性和电流输运机理,结果表明,在不同背景载流子浓度下,Pt/Au/n-InGaN肖特基势垒特性差异明显.研究发现,较低生长温度制备的InGaN中存在的高密度施主态氮空位（V_N）缺陷导致背景载流子浓度增高,同时通过热电子发射模式拟合得到高背景载流子浓度的InGaN肖特基势垒高度和理想因子与热电子场发射模式下的结果差别很大,表明V_N缺陷诱发了隧穿机理并降低了肖特基势垒高度,相应的隧穿电流显著增大了肖特基势垒总的输运电流,证实热电子发射和缺陷辅助的隧穿机理共同构成了肖特基势垒的电流输运机理.低背景载流子浓度的InGaN肖特基势垒在热电子发射和热电子场发射模式下拟合的结果接近一致,表明热电子发射是其主导的电流输运机理.     

光电效应过程中光电子运动轨迹的模拟

光电效应实验是大学物理非常重要的经典实验之一。然而，由于实验条件和技术水平的限制，无法将实验现象可视化。基于Comsol软件的粒子追踪模块对光电效应过程进行了模拟仿真研究。该模拟仿真可以实现如下功能：1)可通过调节入射波长(频率)、阳极电压、阴极功函数、极板间距和阴极发射电流等参数展开研究；2)可模拟、展现电子在不同电压下的运动轨迹；3)可通过阳极光电流与阳极电压和阴极发射电流的关系曲线，获得遏止电压，验证光电效应的基本规律。通过该模拟仿真实验，使学生对光电效应的过程和规律有了更深刻的理解和认识。     

快点火靶的新型概念和结构分析

提出了一个快点火靶新型概念和结构分析,在锥的尖端制作一个热斑大小的平台,以避免燃料从锥方向逃逸;在平台中间制作一个微纳米点,以约束热电子发射。或者在平台上制作微纳米点阵列,以抬高阿尔文效应限制的条件。考虑超热电子发射的静电势、材料的逸出功,给出了热电子发射能量公式,根据公式提出了关于快点火靶在材料和结构方面的优化条件和研究内容。比如,提高超热电子发射的静电势,和发射材料的选择等,以优化超热电子的出射能量和方向。     

金属靶和绝缘靶对飞秒激光吸收的比较

利用脉宽为150fs、强度为8×10¹⁵W/cm²的P偏振飞秒激光研究了与 金属靶和绝缘靶 相互作用过程中的激光能量吸收、超热电子产额及超热电子能谱. 实验发现，由于绝缘靶电 导率小，因此其电荷分离势大于金属靶，从而导致绝缘靶比金属靶具有较小的激光能量吸收 、较少的超热电子发射和较高的超热电子温度. 关键词： 金属靶 绝缘靶 激光吸收 超热电子     

超热电子的产生与定向发射

在超短超强激光与等离子体相互作用的过程中，等离子体中的一部分电子通过各种机制吸收能量转变成为高能的超热电子．它们不仅是惯性约束核聚变“快点火”过程中的能量载体，对激光脉冲在等离子体中的传输、能量沉积、转化等一系列过程也都发挥着重要的作用．文章对超短超强激光与等离子体相互作用过程中超热电子产生的主要物理机制以及影响超热电子定向发射的因素进行了介绍．     

利用渡越辐射研究超热电子在固体靶中的输运过程

为了探索超热电子的输运过程，在100 TW掺钛蓝宝石飞秒激光器上利用光学CCD相机和OMA光学多道分析仪，分别在靶背表面法线方向测量了光发射空间分布图案和光谱. 实验测量结果显示，光发射空间分布图案呈圆盘状，在圆盘中明亮而强的光信号呈局部化分布，该现象表明，超热电子在输运的过程中存在成丝效应，引起严重的不稳定性；光发射光谱在3倍频和3/2倍频附近出现尖峰，分别是3次谐波和3/2次谐波，这一现象归因于超热电子束在传输的过程中产生的微束团而引起的相干渡越辐射(CTR)；光发射光强随靶厚度的增加而减小. 关键词： 超热电子 相干渡越辐射 输运 不稳定性     

三维热场致发射模型的数值模拟与研究

研究了场致发射与热电子发射的基本理论, 得出热场致发射的适用公式, 探讨了其粒子的初始分布和初始动量, 并在FDTD-PIC原理的基础上编写了软件, 分别实现了场致发射模型, 热电子发射模型和热场致发射模型, 通过分别对一个长楔形阴极器件的数值模拟, 从发射电流特性, 电子初始能量分布等方面验证了其正确性.     

超强飞秒激光与固体靶产生的超热电子加热机制

 在SILEX-1激光器上测量了超强飞秒激光与Ta靶相互作用产生的出射超热电子能谱及角分布，研究了出射超热电子加热机制。激光脉宽为 30 fs，激光功率密度为8.5×10¹⁸ W/cm²。靶前法线方向超热电子温度为550 keV。从实验结果可知：共振吸收是靶前法线方向超热电子主要加热机制，这与靶前存在大密度标长预等离子体的实验条件吻合。靶厚为6～50 μm时，靶后超热电子沿法线方向出射；靶厚为2 mm时，该发射峰消失。     

超热电子的阻止功率及其在慢化过程中引起的轫致谱

在高功率、长波长激光与等离子体耦合时将产生大量的超热电子，这些超热电子将通过轫致辐时，与热电子碰撞，以及晕区电场加速快离子损失其能量。在某些典型条件下，分析和估计了每种能耗机制损失能量的分额。给出了快电子在通过激光等离子体的慢化过程中发射轫致谱的解析表达式。用调整参数拟合实验结果的方法，能够得到超热电子的各种信息，诸如它们的温度、能量、数同以及能谱。计算谱与实验谱作了比较。     

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采用飞秒激光与薄膜靶相互作用测量了前向超热电子的分布和能谱。结果显示,前向超热电子主要集中在靶背法线方向附近区域发射,而超热电子的能谱呈双温类麦克斯韦分布。根据所测超热电子能谱和分布推算出前向超热电子总产额约1.23×108shot-1和前向超热电子的总能量约4.65×1011keV.shot-1,最后给出激光能量转化为前向超热电子能量的转化效率约5.72×10-4,这些结果与文献[17]的较好地一致。     

从时间演化角度讲解光电效应

光电效应是光和物质相互作用的最基本过程之一.一般地,光电效应的讲解是基于爱因斯坦的光电效应公式,是从能量的角度讲解光电子发射.本文提出一种从时间演化角度讲解光电效应的方法,揭示光电子在任意时刻吸收任意能量的光子,但不同时刻的量子跃迁振幅相互干涉,时间演化完成后不符合爱因斯坦光电效应公式的事件恰好干涉相消,而符合光电效应公式的事件干涉加强.文章还将这一理解与费曼路径积分理论相结合,并指出其关联性.有了从时间演化角度对光电效应的理解,可以引导学生设计时域杨氏双缝干涉实验.     

磁控法测定热发射电子的速率分布

利用磁控法直接测定了真空二极管中发射的热电子的速率分布,并证实了热电子的速率分布有别于麦克斯韦速率分布率.由于空间电荷效应的存在,在磁场较大的情况下数据与理论存在偏差.     

ZnS:Cu,Nd, Cl薄膜直流电致发光的激发态寿命和光谱强度

在真空中用共蒸发方法制的直流电致发光薄膜ZnS:Cu,Nd,Cl,实验中测量了它的可见和红外发射。本文研究了Nd3+离子的各个激发态的寿命各个辐射波长的发射强度与温度和外加电压的关系,发现导带中参与电致发光激发过程的热电子能量分布遵从玻尔兹曼函数,热电子平均能量是0.16eV左右,这个值和能量转换效率测量结果相一致。     

用碘化钠探测器研究简单磁镜装置MM—2中热电子环特性

使用碘化钠(NaI)探测器,对MM-2简单磁镜装置中热电子环参数进行了测量,得到热电子温度为140—170keV,热电子环的半径为7cm,其径向厚度为4cm,轴向尺寸边缘区域从±10cm延伸至±20cm,同时也观测到了热电子密度沿径向分布,环的位置与磁场强度的关系以及硬X射线发射的时间特性。     

超短超强激光与固体靶相互作用中背表面光发射的实验研究

从金属箔背表面测量了超热电子穿越固体靶产生的光发射.光发射积分成像图案呈圆环状，在圆环边缘附近出现局部化明亮光信号确定为光学渡越辐射；光发射光谱在300—500nm之间出现一系列非周期锐利尖峰，在400nm（2ω）附近的尖峰较明显，这个光发射取决于v×B加 热机制产生的超热电子束的微束团引起的相干渡越辐射，(v为电子电度，B为磁场强度)，光 强随靶厚度的增加而减小. 关键词： 超热电子 光发射 光学渡越辐射 v×B加热机制 相干渡越辐射     

HER磁镜上硬X射线和热电子测量

一、引言 磁镜运行中,为了要知道它在电子回旋共振加热(ECRH)下形成热电子的参数,我们测量了硬X射线能谱、硬X射线发射的时间特性、不同磁场强度下形成热电子环的位置、以及热电子的脉冲幅度分布等。 HER是中国科学院等离子体物理研究所简单型磁镜装置,它的几何尺寸是,真空室长     

超短超强激光产生正电子的蒙特卡罗模拟

通过理论分析,建立了超短超强激光与固体靶作用产生正电子的蒙特卡罗模拟模型及Geant4模拟程序。模拟研究了靶材料、靶厚度及超热电子温度等对正电子产额的影响,结果表明:对铝、铜、锡、钽、金、铅6种靶材料,金靶的正电子产额最高,是优秀的正电子产生靶;不同超热电子温度下存在不同的最佳靶厚度,在最佳靶厚度以下,正电子产额随靶厚度增长而增大,靶厚度取3 mm较为合适;超热电子温度越高,正电子产额也越高,提高激光强度是增加正电子产额的有效途径。模拟研究给出了正电子角分布及其能谱,结果显示,正电子发射明显前倾,从大于90方向范围发射的正电子数量极少,且超热电子温度越高前倾特点越明显,能量呈类麦克斯韦分布,靶背法线方向出射的正电子的温度随超热电子温度升高而升高。